De la fondation de cette église, on ne sait pratiquement rien, puisque, à ce jour, aucun document écrit mentionnant la date de construction n'a été découvert. En effet, ce n'est qu'en 1332 que l'église Saint-Sépulcre fut mentionnée dans le Livre rouge de l'Échevinage, sans pour autant décrire l'état de l'édifice1.
Une tradition rapporte qu'elle a été fondée en souvenir du rassemblement des Croisés du nord, qui furent passés en revue sur l'emplacement actuel de l'église par Godefroy de Bouillon1. À la fin de la Guerre de Cent ans, l'église Saint-Sépulcre est reconstruite, dans le style gothique flamboyant. Les architectespréférèrent voûter le chœur.
En 1863, vu le très mauvais état de l'église, d'importants travaux de restauration furent entrepris. Quarante-quatre ans plus tard, elle est classée Monument historique1.
En 1945, les vitraux disparaissent1. Le dimanche 2 avril 1989, Alfred Manessierinaugure les magnifiques vitraux qui ornent aujourd'hui l'église2.
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